Des signaux cérébraux transformés en parole grâce aux implants et à l’IA

Les enregistrements cérébraux réalisés chez des personnes avant une intervention chirurgicale révèlent comment l'esprit planifie quoi dire avant de parler

Accueil » Psychologie » Troubles mentaux » Enfant » Les enregistrements cérébraux réalisés chez des personnes avant une intervention chirurgicale révèlent comment l'esprit planifie quoi dire avant de parler

Une nouvelle étude menée auprès de personnes subissant une intervention chirurgicale pour traiter les crises liées à l'épilepsie montre que les pauses dans la parole révèlent des informations sur la manière dont le cerveau planifie et produit la parole.

Dirigés par des chercheurs de la NYU Grossman School of Medicine, les résultats de l'étude renforcent la preuve que les régions cérébrales voisines, le gyrus frontal inférieur et le cortex moteur, jouent un rôle important dans une telle planification avant que les mots ne soient prononcés à haute voix. Les deux font partie des couches supérieures repliées du cerveau, ou cortex cérébral, dont on sait depuis longtemps qu’elles contrôlent les mouvements musculaires (moteurs) de la gorge et de la bouche nécessaires à la production de la parole. Jusqu'à présent, ce qui était moins clair était la mesure dans laquelle ces régions déterminent le mélange de sons et de mots que les gens veulent dire à haute voix, rapportent les auteurs.

Publié dans la revue Cerveaules résultats proviennent d'une analyse de centaines d'enregistrements de cartographie cérébrale réalisés sur 16 patients âgés de 14 à 43 ans se préparant à une intervention chirurgicale pour traiter l'épilepsie à NYU Langone Health entre 2018 et 2021.

Dans le cadre de leurs procédures habituelles, les chirurgiens stimulent électriquement (et sans douleur) des parties spécifiques du cerveau tout en demandant aux patients d'effectuer des tâches orales standardisées. Il est par exemple demandé aux patients de réciter des chiffres ou des jours de la semaine, ou encore le serment d'allégeance.

Selon les chercheurs, l'objectif avant la chirurgie est d'isoler et d'épargner les parties du cerveau proches nécessaires à la parole, comme en témoignent les troubles accrus ou la perte totale de la parole suite à une stimulation électrique. Cela permet aux chirurgiens de retirer uniquement le tissu cérébral responsable des signaux électriques erronés qui provoquent des convulsions.

Selon les chercheurs, ce qui rend la nouvelle étude unique, c'est la mesure et l'analyse des intervalles de temps, d'une durée inférieure à deux secondes, pendant lesquels la stimulation cérébrale commence et la parole devient trouble et finit par s'arrêter. Les recherches antérieures, notent-ils, ne mesuraient pas directement ces latences, mais s'appuyaient plutôt sur des observations comportementales pour déterminer quelles régions du cerveau étaient impliquées dans la capacité d'un patient à continuer à parler ou non après une stimulation du cortex.

Selon eux, la mesure des latences fournit de nouvelles informations sur les parties du cortex impliquées dans la planification de la parole, même si elles ne sont pas responsables de l'expression et de la formulation des mots. Parmi les nouveaux résultats de l’étude figurait le fait que les latences entre la stimulation électrique et la perte éventuelle de la capacité de parler étaient différentes selon les régions du cerveau.

Les latences étaient les plus longues dans les régions inférieures ou inférieures du cortex moteur ainsi que dans une autre couche superficielle, le gyrus frontal inférieur, à 1,0 seconde et 0,75 seconde, respectivement. Étant donné que les patients étaient capables de continuer à parler longtemps après la stimulation, les enquêteurs affirment que cela suggère que ces régions sont plus susceptibles que d'autres d'être impliquées dans la planification de ce que les gens veulent dire.

Des latences plus faibles, d'une durée moyenne de 0,5 seconde, ont été trouvées dans d'autres parties du cortex moteur. Les chercheurs affirment que ces interruptions plus courtes de la parole indiquent que ces régions jouent un rôle plus crucial dans la mécanique physique de la parole.

Sur la base de ces observations, les chercheurs ont déterminé qu'un modèle de latences plus longues correspondait plus probablement à la planification de la parole dans différentes régions du cortex cérébral qu'à des latences plus courtes, qui correspondaient à des parties du cortex cérébral impliquées dans la production de la parole.

“Notre étude ajoute des preuves du rôle du cortex moteur du cerveau et du gyrus frontal inférieur dans la planification de la parole et la détermination de ce que les gens se préparent à dire, pas seulement en exprimant des mots en utilisant les cordes vocales ou en prononçant les mots en bougeant la langue et les lèvres”, a déclaré Heather Kabakoff, Ph.D., chercheuse principale de l'étude, orthophoniste à NYU Langone.

“Nos résultats montrent que la cartographie des intervalles de temps en millisecondes, ou latences, entre la stimulation électrique dans certaines parties du cerveau et la perturbation ou la difficulté des mots et l'incapacité éventuelle de parler peut être utilisée pour mieux comprendre le fonctionnement du cerveau humain et les rôles joués. par différentes régions du cerveau dans la parole humaine », a déclaré le chercheur principal de l'étude et neuroscientifique Adeen Flinker, Ph.D. “Quand il s'agit de cartographier les fonctions du cortex cérébral impliquées dans la parole, le timing est essentiel.”

Flinker, professeur agrégé au département de neurologie de NYU Langone, affirme que les résultats globaux de l'équipe confirment également que l'exécution motrice et la planification de la parole se produisent dans des zones distinctement différentes du cerveau.

Cliniquement, Flinker affirme que les résultats de l'équipe, si des recherches plus approfondies confirment leurs travaux, pourraient aider les chirurgiens à mieux affiner leur cartographie cérébrale afin de protéger la parole des patients.

Les chercheurs affirment que les prochaines étapes consisteront à évaluer les modèles de latence dans d’autres parties du cerveau afin de déterminer si elles jouent également un rôle dans les fonctions plus fines de planification de la parole ou d’émission physique de sons et de mots. Les tâches comprennent la dénomination des images à voix haute pour déterminer si les latences post-stimulation aident à distinguer les parties du cerveau nécessaires pour interpréter les entrées visuelles et les transformer en mots réels.

Ils souhaitent également déterminer si les modèles de latence peuvent révéler des mécanismes de rétroaction vocale en temps réel en mesurant le temps nécessaire aux patients pour corriger les erreurs forcées. Selon eux, cela pourrait donner un aperçu de la manière dont les gens utilisent le son de leur propre voix pour contrôler la façon dont ils sonnent.

Outre Flinker et Kabakoff, d'autres chercheurs de NYU Langone impliqués dans l'étude sont les co-chercheurs Leyao Yu, BA ; Daniel Friedman, MD; Patricia Dugan, MD; Werner Doyle, MD; et Orrin Devinsky, MD.

★★★★★

A lire également